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Au programme !
Partie 1 : Les aspect techniques du projet
Quels panneaux choisir ?
Les technologies de cellules solaires photovoltaïques
Les techniques de fabrication des panneaux photovoltaïques
La puissance et le rendement des modules
Recyclage et impacts de la fabrication
Les supports pour une installation photovoltaïque
Les différents types d’intégration aux bâtis
Les exigences réglementaires et administratives
Installer des panneaux solaires photovoltaïques (vente ou
autoconsommation)
Choisir des professionnels certifiés
Comment ça marche une centrale ?
Partie 2 : Les modèles économiques du projet
Retour d’expérience d’ EnerCitY78 : Présentation du modèle
économique du projet à la Verrière
Les grands postes de dépenses
Les coûts d’investissement dont études
Travaux d’étanchéité, renforcement de la charpente
Achats de fournitures
Installation
Raccordement
Maintenance
Entretien
Assurance
Taxe
La répartition des valeurs économiques
La collecte locale
Plateforme de financement participatif
Adopte un panneau….
Partie 3 : Ateliers de motivations
Déjà de futurs projets !
Ateliers des motivations
Débat mouvant
Partie 1
Les aspect techniques du projet
Les sources
Thèse : Investigation du silicium de qualité solaire pour la fabrication de cellules
photovoltaiques – Thomas Schutz-Kuchly – HAL - Aix Marseilles Université –
Octobre 2011
Systèmes photovoltaïques : fabrication et impact environnemental – Cécile
Miquel et Bruno Gaidson – Hespul Juillet 2009
https://www.photovoltaique.info/fr/
Les technologies de cellules solaires photovoltaïques
• 91% des parts du
marché en 2015 ,
dont 56% de
polycristallins
(robustesse et
performance).
• Rendement
de12% à 20%.
• Durée de vie de
30 ans.
• 9% des parts
du marché en
2015,
dont 4% de
CdTe ; 1,6% de
a-Si et 3,5% de
Ci(G)S.
• Rendement de
7% à 13% .
• Recherche en
laboratoire.
• Rendement
de 3% à 5%.
SILICIUM
CRISTALLIN
COUCHES
MINCES
ORGANIQUE
OPV
SILICIUM CRISTALLIN
Silicium
monocristallinsc-SI ou mono-Si
• Issu d’un bloc unique
de silicium.
• Rendement entre
17% et 24%.
• Très performant.
• Couleur uniforme
gris-noir métallique.
Silicium
multicristallinmc-Si ou poly-Si
• Issu de plusieurs
petits cristaux de
silicium.
• Rendement entre
14% et 18%
• Couleur non uniforme
bleue
COUCHES MINCES
Silicium amorphe
hydrogéné et
microcristallin
• Issu d’un silicium en
phase gazeuse (moins
de transformation et de
matériaux).
• Rendement entre 6%
et 8%.
• Absorption efficace.
• Panneaux souples
(moquette).
Tellurure de
Cadmium CdTe
• Rendement
entre 7% et 9%.
• Matière limité
et toxique.
Cuivre indium
sélénium
(Gallium)CIS et CIGS
• Rendement
entre 13% et
17%.
• Matière limité
et non toxique.
ORGANIQUES OPV
Cellules à
pérovskites
• Issu de titane de
calcium.
• Rendement
entre 11% et
18%.
• Encore instable
face à la chaleur
et l’humidité.
• Echantillon de
laboratoire.
Cellules à
polymères
• Issu de petites
molécules
organiques.
• Rendement entre
8% et 10%
• Couleur : selon
colorant.
• Durée de vie très
limités
Cellules à
colorant
• Issu d’oxyde de
titane, de pigments
photosensibles et
d’électrolytes.
• Rendement entre
8% et 12%
• Couleur : rouge,
brun, vert…
Les techniques de fabrication des panneaux photovoltaïques
Le Silicium est le produit d’une
réaction chimique à partir de sable
ou de quartz, riche en Silice.
Environ moins de 1 % de la
consommation mondiale de
silicium dédiée au solaire.
La silice est l’élément le plus répandu dans
la croute terrestre après l’oxygène. Il représente 25%.
En 2010, l’extraction de silice en France
s’élevait à environ 8 millions de
tonnes.
Raffinage
Selon la technologie
• Procédé Siemens
(produits chimiques
– poly) ; rejets de
produits chlorés
• Procédé
métallurgique
(mono) ; rejet de
poussières fines
Plaques
Consommables :
eau, produits
chimiques, abrasif,
câble acier.
Rejet : silicium,
slurry, câble
Recyclage en interne
du silicium (résidus
de découpe) ; Slurry
recyclé à 80%
Cellules
Consommables :
eau, produits
chimiques, Gaz,
Polystyrène
Rejet : Gaz à effet
de serre, solvants
organiques,
Assemblage des
modules
Matériaux : cellules,
boite jonction, verre,
EVA, Tedlar, Silicone,
Aluminium (cadre)
Consommables : eau
solvant organiques,
carton
Rejet : cellules PV,
EVA, Tedlar (recyclage
en interne)
40% 28% 10 % 20 %Répartition de
l’énergie primaire :
Plus de détails…
Extraction : sables ou quartz
Extraction de la Silice par un procédé à base de carbone (pureté : 98%)
Les quantités d’énergies nécessaires à la production d'une tonne de silicium métallurgique :
•2500 kg de quartz
800 kg de charbon de bois
200 kg de coke de pétrole
1200 kg de bois
90 kg d'électrodes en graphite
11 000 KWh
La réaction est énergivore, et la production d’une tonne de silicium métal émet 3,14 t de CO2
Impuretés : bore, phosphore, fer, chrome, cuivre, nickel, cobalt,
carbone
2 procédés chimiques
• Gaz chloré : trichlorosilane + hydrogène
• Etape très couteuse et au coût énergétique de l’ordre de 26 à 31 €/kg
• Degré de pureté élevé
Ou
• Gaz chloré recyclé : déchet de l’industrie des engrais + aluminium, lithium, sodium
• Faible coût
• Degré de pureté plus bas mais suffisant
Procédés métallurgiques
Projet français PHOTOSOL
• Réduction des étapes de purification
• Traitement fusion + plasma et canon à électron
• Coût énergétique de l’ordre de 13€/kg
Projet Européen SOLSILC
• En cours d’étude
• Solidification permet une dernière purification. • Un lingot = 650 à 800 kg• Grande dépense énergétique
• Solidification permet une dernière purification.• Formation de plaquette circulaire•Réservé au Multicristallin(mono+poly)•Faible dépense énergétique
Le sciage
Le film d’EVA est placé entre le verre (face avant),de Tedlar (face arrière) et de cellules au milieu.
Le module est encadré. Ensuite équipé d’une boite de jonction permettant son raccordement électrique. Soumis à un test.
La puissance et le rendement des modules
Vieillissement des modules
Perte de courant de court-circuit liée à la décoloration : baisse moyenne de puissance de 0,5%/an
Retour sur les modules de première génération mise en service en 1992 : perte de 8,3% de puissance en 20 ans.
Les points clés pour une installation plus
performante :
L’inclinaison sur le toit : 30° ou écart de plus ou moins
45°;
L’orientation au soleil : sud, sud-est ou sud-ouest ;
Le rayonnement solaire ;
L’influence des masques ; et une bonne gestion des
ombrages ;
Le Coefficient de rendement des panneaux et cellules
: variable selon la technologie ;
La température des modules : solution bien ventilée ;
La Performance de l’onduleur : capacité à restituer
l’énergie présentée à son entrée avec un minimum de perte ;
Le mode d’accroche et les déperditions dans les câblages :
choix de conception.
Le rendement des modules varie
entre 12% et 20%
Garantie par les constructeurs : 20
ans mais fonctionnel jusqu'à
30 ans
La puissance crête (Wc) : désigne la
puissance maximale que celle-ci peut
délivrer au réseau électrique.
Exemple :
• Un kit solaire de 3 000 Wc ou de
3kWc de marque Systovi (10 panneaux)
produira à Lille environ 2 970 kWh et
4 500 kWh à Nice à l’année.
• Un module monocristallin de 285 Wc
(technologie courante en 2018), a un
rendement surfacique d’environ 170
Wc/m2 soit 17% .
Moyenne année 2019 www.photovoltaique.info
Cartographie de productible photovoltaique
1) Le prix par Wc
2) Tolérance garantie [%/Wc]
Le constructeur garantit que la puissance (Wc) d'un panneau neuf ne sera
pas inferieure à un certain pourcentage.
-0% est parfait, -3% est un bon chiffre, -5% est moyen, -10% est élevé.
Ce chiffre peut être un indice sur la qualité de contrôle et de fabrication du
panneau solaire.
3) Garantie perte de puissance dans le temps [%/Wc]
Avec le temps un panneau solaire perd de sa puissance, il y a quelques
années la norme était: 90% de Wc sur 10 ans et 80% sur 25 ans.
On commence à voir un nombre important de fabricants qui garantissent
90% sur 12 ans.
On note aussi l'arrivée des garanties linéaires qui ont pour avantage de
lisser la seuil de puissance garantie annuellement. Certains poussent la
garantie de puissance jusqu'a 30 ans.
Choisir ses panneaux solaire
4) Garantie constructeur
Il y encore quelques années, les pièces étaient généralement garanties
5 ans.
La majorité des constructeurs garantissent 10 ans leurs panneaux
solaire.
5) Perte efficacité temperature par [%/°C]
L'augmentation de la température rend les panneaux moins
performants, suivant la région ce critère peut être plus ou moins
important.
La moyenne se situant vers -0,47% par °C.
Le Wc constructeur étant réalisé avec une température des cellules de
25°C (STC), en condition réelle la température des cellules est plutôt de
40°C (moyenne annuelle).
6) Le rendement du panneau
Sauf si la place est, limité ce critère n'est pas décisif.
Entre un rendement de 15% ou de 14%, 7% de surface en plus seront
nécessaires pour une même production.
Les supports pour une installation photovoltaïque
Toiture plate ou inclinée ; ombrièresde parking… Taille d’un panneaux : 1m60 de Haut et 1m de large
Surface totale : structure comprise
• 3kWc (10 modules)= 20m2
• 6 kWc (20 modules) = 40m2
• 9 kWc (30 modules) = 60 m2
• 36 kWc (90 modules) = 240 m2
Couverture : tuiles ou ardoises, bacs métalliques, tôles d’acier, plaques de fibres-ciment sans amiante, membrane d’étanchéité (bitumeuse ou PCV)
Toit et charpente : doivent supporter le poids de l’installation. 1 m2 de pvpèse entre 16 et 22kg
Exigences réglementaires et administratives
Règlement de conception et de mise en œuvre : évaluation technique normes électriques
Dépôt Déclaration Préalable ou Permis de Construire par
l’installateur ou le maitre d’ouvrage auprès de la
commune
Contacter la mairie et vérifier les possibilités du PLU
Vérifier les zonages notamment les secteurs patrimoniaux (ABF)
Prendre en compte les recommandations
architecturales
Demande de raccordement
: ENEDIS
Simulation sur le cadastre solaire pour visualisation des
potentiels
Ou contacter une ALEC pour conseil global
Contacter des entreprises
Demandes de devis et comparer les offres (avec
le conseiller ISWT par exemple)
Dispositif de normes sécurité/Incendie + recommandations pour des bâtiments ICPE et ERP.
Commission Centrale de Sécurité (CCS) a émis deux avis :
Avis du 5 novembre 2009 : la commission centrale de sécurité préconise de transmettre pour avis
un dossier au service prévention du service d'incendie et de secours territorialement
compétent. Le service d'incendie et de secours est ensuite prévenu de son installation effective.
Avis du 7 février 2013 : Liste de prescriptions
La mise en place d'un cheminement d'au moins 90 cm de large autour des champs PV
Une coupure d'urgence DC automatique au plus près des chaînes de modules PV photovoltaïque
Le cheminement des câbles DC à l'extérieur du bâtiment,
Le positionnement des onduleurs à l'extérieur au plus près des modules,
Le positionnement des câbles DC dans un cheminement technique protégé de degré coupe-feu égal au degré de stabilité au feu du bâtiment,
Le cheminement des câbles DC uniquement dans le volume où se trouvent les onduleurs avec accessibilité restreinte
Le port obligatoire d’équipements individuels de protection
Un repérage de la signalétique
Les différents types d’intégration aux bâtis
Deux catégories de typologie de systèmes photovoltaïques :
BIPV, dans lequel les installations pvintégrées au bâti se substituent à des éléments de construction (éléments vitrés ou opaques de la toiture et des façades.)
BAPV, qui fait référence aux systèmes pvrapportés sur bâtiment à la manière d’équipements techniques et qui n’ont pas de double fonction.
Les impacts de la fabrication et recyclage
Extraction du Quartz
Procédés de fabrication
InstallationProduction de
l’électricité durant 30 ans
Autres impacts
L’épuisement des ressources fossiles, L’effet de serre, L’émission d’oxydes de soufre et d’azote, résidus le la combustion du charbon et dufioul, provoquant les pluies acides, Rejets chlorés, de boues chargées de produits chimiques (traités – risque d’acidification de l’eau).
Impact C02 variant selon les technologies
Cdte : 19,0g CO2-eq/kwh (TRE plus d’1 an)
CIS/CIGS : 35,9g CO2-eq/kwh (TRE plus d’1 an)
Multicristallin : 48,8g C02-eq/kWh
Monocristallin : 80,4g CO2-eq/kWh
Temps de retour énergétique (TRE) : environ 3 ans.
Sur une durée de vie de 30 ans, une centrale aura donc produit 10 fois plus d’énergie qu’elle
n’a consommée au total.
De nouveaux procédés en cours d’élaboration visent à une économie de 10 à 20% de la
dépense énergétique (procédé Elkem).
L’analyse ducycle de vie
Sources : Hespul 2009 Hors fin de vie des systèmes et remplacement des onduleurs.
La
consommation
d’énergie est
l’impact
majoritaire.
Temps de retour énergétique d’un panneau
solaire
Les étapes de recyclage des modules
Etape 1 - séparation mécanique : Retirer cadre aluminium, câbles, boites de jonction (unité de recyclage à Montpellier)
2 - Traitement chimique : consiste à broyer l’ensemble du module puis à extraire les matériaux secondaires par fractions.
2 - Traitement thermique : éliminer le polymère et séparer les cellules, verre et métaux (aluminium, cuivre et argent).
3 - Traitement chimique des cellules : utilisé à fabriquer des nouveaux panneaux ou intégrées dans le process de fabrication.
94,7% recyclé pour un
module à base de silicium cristallin avec cadre en aluminium.
Installer des panneaux solaires photovoltaïques
ETAPE 1 : Etudier la rentabilité de votre projet.
Avant de lancer votre projet d’installation photovoltaïque, il est indispensable d’analyser les différentes options de gestion de l’électricité qui s’offrent à vous ainsi que les coûts financiers qui y sont liés.
De manière générale :
1 kWc correspond à une surface d’environ 10 m2, mais en fonction de la technologie, elle peut varier de 7 à 20m2.
Il faut compter environ 2 à 3€/Wc pour les petits systèmes de 1 à 9 kWc = 9 000 Wc (pose comprise), en implantation toiture. Ces prix varient en fonction de la complexité de chaque site.
C’est la demande de raccordement qui fait office de demande de contrat d’achat et demande de prime, le cas échéant.
Acheteur obligé par défaut : EDF ou les ELD (Entreprises Locales de Distribution). Possibilité de changer d’organisme agrée à l’année N-1 : Enercoop ; Direct Energie ; BHC Energy… (Frais de signature et de gestion pour l’organisme remplaçant)
La prime est répartie sur
les 5 premières années.
TURPE (Taxe d’utilisation du réseau public d’électricité )
Autoconsommation individuelle
Autoconso + injection : Exonération partielle du TURPE pour l’autoconsommation en injection du surplus (part variable) .
20,88 HT/an pour ≤36 kVA
294,72€ HT/an entre 36 et 250 kVA
Autoconso : Exonération de la CSPE et de la TCFE pour une production annuelle inférieure à 244 GWh en autoconso. Exonération totale de la TURPE si autoconsommation totale.
Injection de la totalité
TURPE Producteur = 34,68 €HT/an ≤ 36 kVA= 619,56 €HT/an > 36 kVA
Autoconsommation collective
18,36 HT/an pour ≤36 kVA
255,72€ HT/an entre 36 et 250 kVA
L'autoconsommation collective est un modèle défini en France qui repose sur le principe de la répartition de la production entre un ou plusieurs consommateurs proches physiquement.
Ce type d'autoconsommation peut être appelé "autoconsommation virtuelle"
Comment ça marche une centrale ?
Autoconsommation
Le micro-onduleur se connecte à un ou deux modules selon les
modèles. Il permet une gestion personnalisée et précise de la
puissance de chaque module. Il est généralement utilisé pour les
installation de 100 Wc à 10 kWc.
Son utilisation est avantageuse dans le cas où le générateur
photovoltaïque subit de forts ombrages ou des orientations multiples.
L'ensemble des micro-onduleurs sont ensuite reliés entre eux au
niveau du coffret de protection électrique AC avant l'injection du
courant alternatif sur le réseau.
Garantie produit 20 ans!
Onduleurs
Choisir des professionnels certifiés
A compter du 01/01/2018 pour les installations ≤ 100 kWc, le recours à une entreprise disposant d’une qualification ou d’une certification professionnelle conforme aux critères de l’arrêté du 9 mai 2017 sera obligatoire afin de bénéficier des aides publiques.
ADEME : Professionnel qualifié RGE
INSTALLATEURS(distributeurs)
Eleco Phi – VelizyVillacoublay
Elk – Voisins Le Bretonneux
Enerpose – Trappes
Enrsol - Trappes
PV CYCLE: Producteurs adhérents
Fabricants Français/EU ?
Voltec - France
Solarwatt – Europe (Allemagne) et France (Lyon)
Silla
Systovi
Partie 2
Les modèles économiques du projet
Retour d’expérience d’EnerCitY78 : Présentation du
document de travail « Hypothèses de modèle économique du
projet de la Verrière » (3 toitures en préfaisabilités)
Médiathèque Aimé-
Césaire :
• 600m2 de surface
• 36 Kwc
• Domaine Public – ERP
• Multi toiture
Centre technique
municipal
• 400m2 de surface
• 36 Kwc
• Domaine public
•Toiture plate
Gymnase du Bois de
l’Etang
• 500m2 de surface
• 36 Kwc
• Domaine public -ERP
•Toiture mono-pente
HYPOTHESE TECHNIQUE
Nombre de centrales : 3
Puissance crête totale : 107 880 wc
Nombre de modules total : 372
Energie brute annuelle produite des centrales : 102 486 kWh
Baisse de productivité annuelle : 0,40%
HYPOTHESE ECONOMIQUE
Taux d’inflation : 1,50%
Taux d’indexation : 0,40%
Taux dividendes : 1,50%
Tarif d’achat : 0,120€/Kwh (vente en totalité)
Durée contrat achat d’électricité : 20 ans
Baisse de productivité annuelle : 0,40%
INVESTISSEMENT POUR LES 3 CENTRALES
Bureau d’étude : 15 000€
Onduleur : 15 000€
Fourniture et pose des panneaux : 105 000€
Autres travaux et coûts : 12 000€
Raccordement Enedis : 18 000€
Totale investissement HT : 165 000
CHARGES D’EXPLOITATION DES CENTRALES, à l’année 1
Maintenance + entretien + monitoring : 1 500€
Honoraires comptables : 1 200€
Assurance : 1 560 €
Loyer : 360€
TURPE : 105€
Contrôle ERP (bâtiment accueillant du public) : 780€
Total à l’année 1 : 5 505€
Total sur 20 ans : 110 100€
COMPTES DE RESULTAT PREVISIONNEL, à l’année 1
Chiffre d’affaires : environ 12 000€
Charges : 5 505€
Valeur ajoutée/an (excédent d’exploitation) : 6 793€
Produits exceptionnels (reste de la subvention) : 4 350€
Dotation amortissement et provision : 9 000€
Intérêts emprunt : 1 985€ (décroit sur les 20 ans)
Impôts sur les sociétés : 24€ (valeur évolutive)
Dividende : 315€
L’ÉNERGIE PAR ET POUR LES CITOYENS
Visuel AURAEE (Centrales Villageoises)
PROJETS CITOYENS OU PARTICIPATIFS ?
… DE QUOI PARLE-T-ON?
Projets participatifs :
- Financement ouvert aux citoyens (parts de capital ou parts de la dette)
- Gouvernance par l'investisseur principal (et non par les citoyens et/ou collectivités)
- Consultation de la population
- Facilitation de l'acceptation locale
Projets citoyens :
- Capital détenu majoritairement par les citoyens (habitants et/ou collectivités)
- Gouvernance maîtrisée par les acteurs locaux
- Co-construction- Création de coopérations
- Facilitation de l'adhésion locale& de la concertation
- Actions pédagogiques
Et si nous réalisions un Projet Participatif au Perray-en-Yvelines ?
SITE DE LA MARE AU LOUP
72 Panneaux
Abri Vélo
30 panneaux
QUELS ATOUTS POUR CE PROJET ?
• L’espace de la Mare au Loup regroupe à la fois le CTM, la médiathèque, l’AJP
et beaucoup d’associations sur un même espace et un même réseau
électrique.
• Le site est déjà prêt techniquement à recevoir simplement cette évolution et
son suivi.
• La consommation du site est encore très souvent supérieure à la production.
( amélioration de l’autoconsommation).
• Dans le cas d’une évolution importante de la production, il serait possible de
partager cette énergie avec d’autres bâtiments publics ( écoles, mairie,
habitants …) dans le cadre d’une autoconsommation collective ( aspect
novateur du projet).
• Participation citoyenne dans le cadre de la maison des projets.
• S’inscrit dans une logique de territoire cohérente ( Ville du Perray, SAS LPE,
PNR)
…alors pourquoi pas ?
NOS MOTIVATIONS ET NOS ENVIES !
Comment j’ai envie
de contribuer ?
Quelle type de
mission m’intéresse ?
Je suis prêt.e à faire
… ; à gérer ... ; à
contacter … ?
Qu’est-ce qui
m’intéresse dans
cette aventure ?
Qu’est-ce que j’ai
envie d’apprendre ?
Qu’est-ce qui est
important pour moi
dans ce projet
citoyen, sur le PNR ?
Je suis motivé.e par
… ; à l’idée de ?
EN GROS ET
MAJUSCULE
Si non, on ne voit rien à la
fin.
Les intervenants :
Energie Partagée : Eric BUREAU, Animateur région Île-
de-France, [email protected]
EnerCity78 : LeeRoy et Julia Emmanuel, Ambassadrice
énergie renouvelable, [email protected]
Agence Locale de l’Energie et du Climat de Saint-
Quentin-en-Yvelines : Clément Brondolin, chargé de
mission énergie, [email protected]
Pnr : Betty Houguet Chargée de mission énergie
Le Perray-en-Yvelines : Gervais Lesage, Conseillé
municipal Economie/ Nouvelles technologies,